油气田生产井全过程钻井监测系统

随着钻井生产由粗放钻井向精细钻井的发展和油气开发的决策需要,必须配备生产井全过程钻井监测系统,以便对生产井的钻井过程进行全过程监测和对录井信息进行评价.针对生产井钻井过程的特点,设计研制了小型化、配置灵活、功能开放,成本较低的油气田生产井全过程钻井监测系统.现场应用表明,研制开发的软、硬件系统不仅能够为精细钻井和录井信息评价提供准确齐全的钻井参数,同时设计开发的录井专家系统还能够实时准确地对钻井过程进行状态判断,实现了实时指导钻井的目的.     

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利用钻井数据采集处理系统能够对整个钻井过程进行实时监测，为建立钻井施工参数的优化模型及新并设计、工程施工提供了真实可靠的依据。章在现有钻井数据采集系统的基础上，提出了一种新型的、便于携带的、适合油气田环境使用的数据采集处理系统，该系统能实时监测大钩负荷、流量、泵压、大钩高度等钻井参数，并实现操作台监视。具有精度高、查询方便、界面友好等特点。并在辽河油田进行了现场应用，效果较好。     

欠平衡钻井随钻监测系统的开发及应用

欠平衡钻井技术具有突出优点,因而得到了广泛应用,但欠平衡钻井条件下,施工设备、流程和钻井液体系等诸多变化常导致常规监测技术不能满足现场工作的要求。针对欠平衡钻井的特殊性,开发了一套适用于欠平衡钻井的随钻监测系统。该系统将地层和井筒看作一个系统,通过监测注入参数、返出参数和钻井工程参数,结合井筒多相流模型及地层渗流模型来对地面、井筒和地层进行综合监测与评价;通过对地层产出流体的监测,井筒压力及流态的监测,地层压力和孔隙度的监测,钻井安全、井控和有害气体的监测,实现了对欠平衡钻井状态下的包括流量、压力和气体组成等多参数的监测;结合地层渗流及井筒多相流耦合模型,可以实现对所钻井段井筒压力、地层压力、储层特性和流体特征进行全面监控与评价。通过在欠平衡钻井现场的多次实际应用,验证了该监测系统的合理性与实用性。该成果有助于提高欠平衡钻井的工艺水平和储层保护效果,同时还有利于早期识别和控制井下复杂情况。     

一种新的油气田钻井参数监测方法和系统

钻井参数仪表是油气田钻井工程监测钻井过程、进行科学分析和科学决策的重要工具。国内外很多研究机构和公司在进行钻井参数仪的研究,但在钻井参数的测量方法、测量精度和可靠性等方面还有很多问题需要进一步研究。论文针对现有油气田钻井参数监测系统存在的问题,提出了一种新的大钩负荷、大钩高度等钻井参数的监测方法,研制了一套基于现场总线和客户/服务器模式、可进行异地监视的新型实时多参数钻井监测系统。该系统具有所测参数齐全、精度高、查询数据方便、界面美观友好等特点,已在钻井现场实际应用,取得了好的应用效果。     

基于主机／DAQ数据源结构钻井参数监测系统的软件开发

针对国内钻井参数仪表存在的问题,开发了1种新型钻井参数监测系统。系统采用基于主机／DAQ数据源的结构。分析了软件系统数据流程,进行了系统功能模块设计,并介绍了软件系统中关键技术的处理。     

钻井过程一种小型化信息监测系统的研制

针对钻井生产过程的特殊性,开发了钻井过程一种小型化信息监测系统。该系统集成了总线技术和红外气体检测技术,实现了数据采集的小型化,并开发了用于现场的信息评价和故障诊断的专家系统。利用数据远程联网技术,实现了钻井现场与基地的数据信息共享。系统不仅能够随钻监测钻井过程、录取准确齐全的钻井参数,还能够及时准确地对钻井过程进行状态判断;作为钻井现场的一个信息平台,可以实现钻井现场的信息交流,对数字化油田建设起着重要作用。     

一种基于无线传感局域网络的钻井多参数监测系统的现场应用

从适应井场信息化建设的角度出发,介绍了基于超低功耗无线收发OEM模块设计的无线传感局域网系统组成的钻井现场多参数监测系统,实现了钻井现场的多参数数据采集无线监测设计和应用,阐述了该系统硬件和软件的设计方法.通过构建节点之间合理的通讯协议,有效地解决了控点与节点、节点与节点之间的数据中继和传输问题,确保了钻井现场的数据传输可靠性.应用实例证明,采用低压低功耗无线传感网络系统在钻井现场是安全、可靠的,为录井设备新一代无线数据采集系统的进一步革新和应用奠定了基础.     

煤层气欠平衡钻井无线多参数监测系统设计

针对煤层气欠平衡钻井作业的现场特点,设计了一套基于无线通信的多参数监测系统。该系统通过钻井现场设置的5个数据采集从站实时采集反映施工概况的11项重要工艺参数,采用射频通信技术完成采集从站与基站之间的数据传输。为了消除现场多重干扰因素的影响,通过硬件和软件2方面抗干扰技术设计,确保了系统的稳定运行。样机现场试验表明,该系统数据采集准确,在无干扰的情况下,系统可靠通信距离能达到150 m,在150～170 m距离通信出现时断时续的情况,大于170 m通信中断;在钻井现场无线通信正常,最远井场内实测通信距离达到70m,能够满足煤层气欠平衡钻井作业现场需要。     

基于机械比能理论的复合钻井参数优选方法

为了进一步提高深部地层钻井速度,利用机械比能理论对复合钻井参数进行优化。从岩石力学和能量守恒角度出发,分析了基于机械比能理论的钻井优化机理,得出了钻进参数与机械钻速之间的相互关系。在Teale机械比能模型的基础上,引入钻头滑动摩擦系数和钻头破岩效率系数,将扭矩表示为钻压的函数,解决了常规钻井中扭矩难以直接测量的问题,建立了基于比能理论的复合钻井参数优化模型,并开发了钻井优化系统。该系统在实钻过程中可以进行钻井参数的动态监测,实时反馈钻井参数优劣,提示井下复杂情况。现场试验应用后,优化井段平均机械钻速提高20%~30%,钻头使用寿命延长。研究结果表明,机械比能理论能够用于钻进参数优化,达到深层提速和降低钻井成本的目的。      

导向钻井系统在井眼轨道控制中的应用

由随钻测量系统、导向马达系统和优质高效钻头构成的导向钻井系统的开发和应用,实现了大斜度井井眼轨道控制过程中定向、增斜、稳斜、调整井斜和方位等的连续作业, 并随钻监测, 随时调整钻井参数和钻井方式。从数学和力学的角度, 对导向钻具组合进行变形分析, 进一步求出结构参数、工艺参数以及井身参数对钻头侧向力和工具造斜能力的影响, 从而实现导向钻具的优化设计。分析和探讨了导向钻具组合在实际应用中须注意的１０ 项要点。     

基于IPC、PLC、PROFIBUS的电动钻机智能控制系统

论述了基于IPC、PLC、PROFIBUS的智能控制系统在国产 70 0 0m交流变频电动钻机中的应用 ,介绍了智能控制网络系统软件、硬件的构成 ,涉及钻机动力监控、绞车自动化控制、转盘软扭控制、软泵控制、自动送钻、电子防碰、一体化仪表、电液气联控、电视监控、智能司钻控制等多个方面。将钻井作业的各种监测控制、预警提示等高度集成于网络中 ,实现了对系统各装置的远程数据传输和状态监控。改变了传统的钻井作业监控模式 ,优化控制和监测整个钻井过程 ,为钻井工艺创建了一个数字化、信息化、网络化、智能化的设备管理平台     

钻机远程在线监测及故障诊断系统研究

为了实现对野外钻机的有效监测,提前预防设备故障的发生,开发了钻机远程在线监测及故障诊断系统。介绍了系统的工作原理及总体构架,给出了各个子系统的硬件配置和功用说明,描述了系统实现的主要功能,如振动、温度等数据采集与存储、仪表和电控状态监测、数据的远程在线传输、振动信号分析和智能故障诊断。该系统以钻井现场为采集平台,将计算机技术、传感器技术、信息融合技术、远程通信技术、数据库技术与设备诊断技术相结合,实现钻机主设备的全运行周期的监测与管理。该系统监测模块灵活方便、通信模块安全可靠、诊断模块功能强大,可满足分散钻机远程在线监测及故障诊断的需求。     

空气钻井安全监控系统研制

气体钻井较常规钻井工艺在提高机械钻速、保护储集层、减少或避免井漏等方面具有明显优势,但也面临着井下燃爆等问题。针对目前在用的多数综合录井仪没有适用于气体钻井的软硬件系统,设计了一套空气钻井安全监控系统。现场初步试验结果表明．该系统运行平稳,气体灵敏度和精度均达到了设计要求．应用该系统在线检测钻井过程中的气体成分,结合综合录井仪输出的信息。可以及时监测井下燃爆等异常现象,为气体钻井施工提供安全保障。     

钻井风险实时监测与诊断系统设计及应用

随着国内外钻井综合信息采集技术的发展,特别是随钻测量工具应用的增加,钻井施工决策的准确性得到极大提高。目前,国内在管理、分析和应用钻井综合数据方面与国外相比存在较大差距,严重制约了钻井工程技术科学化、信息化、智能化及自动化的发展。钻井风险实时监测与诊断系统,主要是通过对钻井工程数据和随钻测量数据进行实时处理分析,结合多参数融合算法技术对井下钻井风险进行实时监测和诊断分析,实现钻井风险监测与诊断的定量化和智能化。文中主要介绍了钻井风险实时监测与诊断系统的工艺流程及关键技术,并对其在辽河兴隆台油田的现场应用进行了详细介绍。现场应用结果表明,该系统能够很好地监测与诊断钻井风险。     

油井钻具完整性管理与风险控制

探索建立科学合理的在役钻具检测、评价、维护和使用管理体系,对有效防止钻具失效而引发井下故障具有重要意义.基于风险检测(RBI)的理念,提出了依据钻具失效风险实施完整性管理的方法,阐述了该管理方法的流程及主要内容,分析了钻具失效定性与定量风险评价应考虑的主要因素,探讨了基于风险的钻具检测策略和建立钻具技术状态及适用性评价标准的主要依据,结合磁记忆检测技术的应用实例,介绍了实现钻具视情状态维修与使用管理的途径.实践表明,基于风险检测的钻具完整性管理,对于准确掌握钻具技术状态、有效防止因异常状态钻具入井而引发的井下故障及保障钻具资源的合理利用具有重要作用.      

无线钻井参数监测系统的设计与实现

针对钻井井场无线传感器网络组建中存在的几个问题,提出基于ZigBee协议和低功耗微处理器的无线钻井参数监测系统的设计。该设计方案有利于降低自组织网络的复杂程度,提高网络的效率及节点的自适应能力。通过硬件和软件的有效结合,完成对传感器模块、微处理器模块、无线收发模块的动态电源管理,在一次性高能电池与可充电电池结合供电技术上进行了尝试,实现了传感器节点的低功耗,采用了绞车、泵冲/转盘转速、大钩负荷、立/套压无线传感器节点。经现场试验,该系统对钻井井场环境具有很强的适应性,有较高的可靠性及扩展性。     

提高复杂井固井质量的关键因素探讨

阐述了当前国内复杂井工程地质特征及固井失效的基本类型,从系统工程角度归纳了影响复杂井固井质量的主、客观因素,钻井液性能对固井质量的潜在影响和水泥浆性能设计容易产生的主要缺陷问题.在此基础上,根据注水泥作业的系统组成,质量控制涉及的硬、软件子系统,固井工程系统约束、管理与技术集成要求等,全面探讨了提高复杂井固井质量的控制要素,提出了复杂井科学注水泥的基本要求和当前提高复杂井固井质量应研究的关键问题.     

井下安全监控系统设计与实现

针对目前国内井下故障频发,而预警效率低、安全监测技术较为滞后的问题,设计研制了一种具有自主知识产权的井下安全监控系统。该系统可以直接测量近钻头力学参数和工程参数,利用钻井液脉冲将所测参数实时传输至钻井风险分析评估模块,该模块通过分析计算接收到的数据判断钻井风险类型,并评估风险等级。现场试验表明,井下安全监控系统功能完善、性能稳定,风险评估准确率大于95%,部分技术指标达到了国外同类监测系统的水平。研究表明,井下安全监控系统可以降低深部复杂地层钻井风险和钻井成本、解决深部复杂地层井下故障预警效率低等问题,可以产生较大的经济效益。